Cinemática

É a parte da física que estuda a descrição dos movimentos sem preocupar-se com suas explicações. A ideia mais importante é que toda descrição de movimentos depende do observador/referencial. Assim, observadores em referenciais diferentes farão descrições diferentes de um mesmo movimento.

Referencial: É um meio físico ligado a um sistema de coordenadas em relação ao qual o movimento é estudado.

OBS: Embora as descrições dos movimentos dependam do referencial, as explicações do movimento são independentes do Referencial. De um modo geral as Leis da Física são invariantes em relação aos referenciais. Dito de outra forma, as Leis da Física são independentes do Referencial. Logo é fisicamente incorreto dizer que tudo depende do referencial!

Posição

É a localização de um móvel (corpo) num certo referencial. Estritamente falando, a posição é um vetor: Vetor Posição conforme figura abaixo:

Em cursos introdutórios de física (ensino básico) costumamos estudar movimentos onde a trajetória é previamente conhecida (movimentos unidimensionais). Neste caso particular, a direção do movimento não é importante apenas o módulo e o sentido.

Podemos então considerar as grandezas cinemáticas como escalares.

A figura abaixo ilustra a ideia de uma posição escalar (espaço escalar):

Exemplos

Quando você precisa passar sua posição num voo de helicóptero (por exemplo), você precisa indicar suas três coordenadas espaciais (latitude, longitude e altitude). Neste caso sua posição é representada matematicamente por um vetor!

Se você está viajando numa rodovia, basta indicar em que Km da rodovia você se encontra para passar a sua posição. Neste caso sua posição é representada matematicamente por um escalar.

Velocidade

É a grandeza física que mede a rapidez com que um móvel muda de posição num certo referencial. Da definição segue que:

• A velocidade depende do referencial;
• Estritamente falando, velocidade é um vetor (caso geral de movimentos no espaço);
• Em movimentos unidimensionais, pode ser tratada como escalar! Mas este é um caso particular!

Matematicamente, a velocidade escalar (média) pode ser calculada pela expressão:

$$V = \frac{\Delta s}{\Delta t}=\frac{S-S_{0}}{t-t_{0}}$$

Onde:
S = indica posição.
t = indica tempo
$$\Delta$$ = indica variação

OBS1: O subscrito “o” numa variável indica inicial. Exemplo:$$S_0$$ indica posição inicial!

OBS2: Se $$\Delta t$$ tende para zero, isto é, é o mais próximo que se queira de zero sem ser zero. Então estamos tratando de uma velocidade instantânea. A velocidade instantânea é simplesmente a velocidade de um móvel num certo instante. Ainda que a sua determinação matemática implique no conceito de valores infinitesimalmente pequenos de tempo!

Aceleração

É a grandeza física que mede a rapidez com que um móvel muda de velocidade num certo referencial. Da definição segue que:

• A aceleração depende do referencial;
• Estritamente falando, aceleração é um vetor (caso geral de movimentos no espaço);
• Em movimentos unidimensionais, pode ser tratada como escalar! Mas este é um caso particular!

Matematicamente, a aceleração escalar (média) pode ser calculada pela expressão:

$$a = \frac{\Delta v}{\Delta t}=\frac{v-v_{0}}{t-t_{0}}$$

Onde:
v = indica velocidade (Instantânea).
t = indica tempo
$$\Delta$$ = indica variação

OBS1: O subscrito “o” numa variável indica inicial. Exemplo:$$S_0$$ indica posição inicial!

OBS2: Se $$\Delta t$$ tende para zero, isto é, é o mais próximo que se queira de zero sem ser zero. Então estamos tratando de uma aceleração instantânea. A aceleração instantânea é simplesmente a aceleração de um móvel num certo instante. Ainda que a sua determinação matemática implique no conceito de valores infinitesimalmente pequenos de tempo!

Trajetória

É o lugar geométrico ocupado pelo móvel ao longo do seu movimento. Seu “rastro” no espaço visto por um certo observador. Logo a trajetória depende do observador/referencial.

Um exemplo desta ideia pode ser vista nesta questão da prova da UERJ/2009.

Dúvidas? Use os comentários para perguntar!